題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于AT89S52的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本設(shè)計(jì)采用溫度傳感器DS18B20實(shí)時(shí)采集當(dāng)前環(huán)境溫度信息，由AT89S52進(jìn)行處理，輸出相應(yīng)占空比的脈沖，通過帶過零檢測(cè)的光電耦合器控制雙向可控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)時(shí)間，改變輸入電機(jī)的有效電壓，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇智能無級(jí)調(diào)速目的，且由熱釋電紅外傳感器檢測(cè)人體信息，體現(xiàn)人性化、安全化。亦有霍爾傳感器實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，并由數(shù)碼管顯示，使用戶直觀方便地了解風(fēng)扇當(dāng)前狀態(tài)。
- 詳細(xì)介紹：
- 電風(fēng)扇曾一度被認(rèn)為是空調(diào)產(chǎn)品沖擊下的淘汰品，其實(shí)并非如此，市場(chǎng)人士稱，家用電風(fēng)扇并沒有隨著空調(diào)的普及而淡出市場(chǎng)，近兩年反而出現(xiàn)了市場(chǎng)銷售復(fù)蘇的態(tài)勢(shì)。其主要原因：一是電風(fēng)扇和空調(diào)的降溫效果不同——空調(diào)有強(qiáng)大的制冷功能，可以快速有效地降低環(huán)境溫度，但電風(fēng)扇的風(fēng)更溫和，更加適合老人兒童和體質(zhì)較弱的人使用；二是電風(fēng)扇價(jià)格低廉且相對(duì)省電，低碳環(huán)保，安裝和使用都非常簡(jiǎn)單。 盡管電風(fēng)扇有其市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，但傳統(tǒng)電風(fēng)扇還是有許多地方應(yīng)當(dāng)進(jìn)行改良的，最突出的缺點(diǎn)是它不能根據(jù)溫度的變化實(shí)時(shí)適量調(diào)節(jié)風(fēng)力大小，對(duì)于夜間溫差較大的地區(qū)，人們?cè)谙囊故褂秒婏L(fēng)扇時(shí)可能會(huì)遇到這樣的問題：當(dāng)凌晨降溫的時(shí)候電風(fēng)扇依然在工作，可是人們因?yàn)槭焖鵁o法察覺，既浪費(fèi)資源又容易引起感冒，傳統(tǒng)的機(jī)械定時(shí)雖然能夠控制電風(fēng)扇在工作一定后關(guān)閉，但定時(shí)范圍有限，且無法對(duì)溫度變化靈活處理；或者白天人們因事離開后而忘記關(guān)閉電風(fēng)扇，長(zhǎng)時(shí)間的工作很容易損壞電器甚至引發(fā)火災(zāi)。 鑒于以上諸多方面的考慮，我們需要設(shè)計(jì)一種實(shí)用的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)來解決和改善這些問題。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心、通過溫度傳感器和熱釋電紅外傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境信息、建立控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)當(dāng)室溫達(dá)到設(shè)定開啟風(fēng)扇的溫度并且人出現(xiàn)在熱釋電紅外傳感器可測(cè)范圍時(shí)，電風(fēng)扇自動(dòng)開啟、以初始風(fēng)力運(yùn)行，當(dāng)溫度變化時(shí)由系統(tǒng)控制雙向可控硅實(shí)現(xiàn)智能調(diào)速；人離開一段時(shí)間后則自動(dòng)關(guān)閉電風(fēng)扇；當(dāng)室溫低于設(shè)定溫度時(shí)，即使人在熱釋電傳感器可測(cè)范圍內(nèi)，電風(fēng)扇也處于關(guān)閉狀態(tài)。 本系統(tǒng)的關(guān)鍵在于溫控?zé)o級(jí)調(diào)速模塊的設(shè)計(jì)，電風(fēng)扇的調(diào)速方法有很多種，如抽頭法、電抗器法、電容法、電子調(diào)速法等。本系統(tǒng)采用電子調(diào)速法。通過控制雙向可控硅的導(dǎo)通角，使輸出端電壓發(fā)生改變，從而使施加在電風(fēng)扇的輸入電壓發(fā)生改變，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)各檔位風(fēng)速的無級(jí)調(diào)速。系統(tǒng)采用了過零雙向可控硅型光耦MOC3041,集光電隔離、過零檢測(cè)、過零觸發(fā)等功能于一身,避免了輸入輸出通道同時(shí)控制雙向可控硅觸發(fā)的缺陷, 簡(jiǎn)化了輸出通道隔離驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)。所設(shè)計(jì)的可控硅觸發(fā)電路如圖附1所示。其工作原理是:單片機(jī)根據(jù)響應(yīng)的實(shí)時(shí)溫度參數(shù), 在單片機(jī)的P1.7口輸出相應(yīng)占空比的脈沖，低電平時(shí)使光電耦合器導(dǎo)通, 同時(shí)觸發(fā)雙向可控硅, 使工作電路導(dǎo)通工作。給定時(shí)間內(nèi),負(fù)載得到的功率為: P=(n/N)UI 式中: P 為負(fù)載得到的功率/KW; n 為給定時(shí)間內(nèi)可控硅導(dǎo)通的正弦波個(gè)數(shù); N 為給定時(shí)間內(nèi)交流正弦波的總個(gè)數(shù); U 為可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓有效值/V; I 為可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流有效值/A。由上式可知,當(dāng)U、I、N為定值時(shí),只要改變n值的大小即可控制功率的輸出,從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 如今，雖然空調(diào)已相當(dāng)普遍，但電風(fēng)扇仍占有大量市場(chǎng)，但傳統(tǒng)風(fēng)扇大部分只有手動(dòng)三檔調(diào)速，再加上一個(gè)機(jī)械定時(shí)器，功能單一。存在的隱患或不足：如人們常常離開后忘記關(guān)閉電風(fēng)扇，既浪費(fèi)電、長(zhǎng)時(shí)間的工作且容易損壞電器甚至引發(fā)火災(zāi)；又如前半夜溫度高電風(fēng)扇調(diào)的風(fēng)速較高，但到了后半夜氣溫下降，風(fēng)速不會(huì)隨著氣溫變化，容易著涼。 為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了這款智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)。由當(dāng)前環(huán)境溫度等因素實(shí)時(shí)控制電風(fēng)扇開、斷及自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速，以更貼切地滿足人們的需求。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 傳統(tǒng)電風(fēng)扇之所以會(huì)出現(xiàn)上述隱患的根本原因，是缺乏對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)檢測(cè)，而智能溫控電風(fēng)扇恰能解決和改善這些不足。 本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心、通過溫度傳感器和熱釋電紅外傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境信息、建立控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)當(dāng)室溫達(dá)到設(shè)定開啟風(fēng)扇的溫度并且人出現(xiàn)在熱釋電紅外傳感器可測(cè)范圍時(shí)，電風(fēng)扇自動(dòng)開啟、以初始風(fēng)力運(yùn)行，當(dāng)溫度變化時(shí)由系統(tǒng)控制雙向可控硅實(shí)現(xiàn)智能調(diào)速；人離開一段時(shí)間后則會(huì)自動(dòng)關(guān)閉電風(fēng)扇；當(dāng)室溫低于設(shè)定溫度時(shí)，即使人在熱釋電傳感器可測(cè)范圍內(nèi)，電風(fēng)扇也處于關(guān)閉狀態(tài)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 作品目前處于試驗(yàn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型、圖片、文檔資料等
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1.本系統(tǒng)完整地保留了傳統(tǒng)風(fēng)扇的功能，便于不同情況下的模式切換。 2.使用說明： 本系統(tǒng)有1個(gè)選擇開關(guān)、1個(gè)計(jì)時(shí)器控制開關(guān)和4個(gè)按鍵。 選擇開關(guān)可方便地切換傳統(tǒng)模式和智能模式 計(jì)時(shí)器控制開關(guān)可根據(jù)需求啟動(dòng)/停止計(jì)時(shí)器 K1：暫停/繼續(xù)計(jì)時(shí)器，K2：定時(shí)時(shí)間加1分鐘 K3：定時(shí)時(shí)間減1分鐘，K4：系統(tǒng)復(fù)位 操作簡(jiǎn)單，方便實(shí)用，適合各種場(chǎng)合 3.市場(chǎng)前景： 本系統(tǒng)成本低廉，低碳節(jié)能，方便實(shí)用，更貼近人們的生活，有良好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣前景。
同類課題研究水平概述
- 目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于智能電風(fēng)扇課題的研究亦是不斷創(chuàng)新，已取得了相當(dāng)可觀的效績(jī)。 傳統(tǒng)電風(fēng)扇大部分只有手動(dòng)三檔調(diào)速，再加上一個(gè)機(jī)械定時(shí)器，功能單一，且存在隱患或不足：如人們常常離開后忘記關(guān)閉電風(fēng)扇，既浪費(fèi)電、長(zhǎng)時(shí)間的工作且容易損壞電器甚至引發(fā)火災(zāi)；又如前半夜溫度高電風(fēng)扇調(diào)的風(fēng)速較高，但到了后半夜氣溫下降，風(fēng)速不會(huì)隨著氣溫變化，容易著涼。 為改變這一現(xiàn)狀，一些研究者設(shè)計(jì)了最初的溫控電風(fēng)扇，由當(dāng)前環(huán)境溫度控制風(fēng)扇開、關(guān)，在不同溫度下控制繼電器接通相應(yīng)的調(diào)速檔位，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的自動(dòng)調(diào)速，但其調(diào)速方式仍過于簡(jiǎn)單機(jī)械，不能更好地滿足人們的生活需求。 后來又有研究者改善了調(diào)速方式，采用了雙向可控硅，通過調(diào)節(jié)電位器RP的阻值大小，可調(diào)節(jié)電容C的充電時(shí)間常數(shù)，也就調(diào)節(jié)了雙向晶閘管VS的控制角α，RP越大，控制角α越大，負(fù)載電動(dòng)機(jī)M上電壓變小，轉(zhuǎn)速變慢。但這種調(diào)速方式需要手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器，有時(shí)會(huì)很不方便。 隨后，又出現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)，如本系統(tǒng)，通過控制PWM來控制雙向可控硅實(shí)現(xiàn)智能調(diào)速。本系統(tǒng)完整地保留了風(fēng)扇的傳統(tǒng)功能，亦創(chuàng)新地增加了人體檢測(cè)功能和測(cè)速功能，由溫度和人體同時(shí)控制風(fēng)扇狀態(tài)，且實(shí)時(shí)顯示風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，使風(fēng)扇更具人性化，智能化。 如今，研究者又設(shè)計(jì)了紅外遙控或無線遙控功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，但我們認(rèn)為系統(tǒng)已通過溫度和人體信息實(shí)現(xiàn)了智能控制，遙控就顯得意義不是很大了。我們?cè)O(shè)想可以將遙控用在其他地方，如把風(fēng)扇安裝在智能蔽障小車底盤上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制風(fēng)扇的自由移動(dòng)。鑒于我們水平有限，及其他因素的影響，本系統(tǒng)還未擴(kuò)展此項(xiàng)功能，留待今后改進(jìn)。
